Organische Chemie: Einführung

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Abkürzungs- und Symbolverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Aufbau des Beleges
1.2 Zielstellung des Praktikums
1.3 Praktikumsschule

2 praxisorientierter Teil
2.1 Bedingungsanalyse
2.1.1 Chemiekabinett
2.1.2 Klassenanalyse
2.2 Didaktische Analyse
2.2.1 Sachlogische Strukturierung des Themengebietes „Erdöl, -gas und Alkane“
2.2.2 Sachlogische Strukturierung der Inhalte der zu unterrichtenden Doppelstunden
2.2.3 Stoffverteilungsplan (Entwurf)
2.2.4 Stoffverteilungsplan (Umsetzung)
2.2.5 Begründung der Änderung des Stoffverteilungsplans
2.2.6 Lehrplaneinordnung
2.3 1. Doppelstunde: Einführung in die organische Chemie, Erdöl und –gas; Methan
2.3.1 Sachlogische Strukturierung der 1. Doppelstundeninhalte
2.3.2 Mögliche Erkenntniswege
2.3.3 Erläuterung des Vorgehens
2.3.4 Das Unterrichtskonzept
2.3.5 Reflexion
2.4 2. Doppelstunde: Die homologe Reihe der Alkane; Isomerie
2.4.1 Sachlogische Strukturierung zur 2. Doppelstunde
2.4.2 Mögliche Erkenntniswege
2.4.3 Erläuterung des Vorhegens
2.4.4 Das Unterrichtskonzept
2.4.5 Reflexion
2.5 Leistungskontrolle
2.5.1 Planung
2.5.2 Aufgabenblatt
2.5.3 Erwartungshorizont
2.5.4 Reflexion
2.6 Hospitationsprotokolle
2.6.1 Einsatz von Experimenten
2.6.2 Lehrer-Schüler-Verhältnis
2.6.3 Lehrer-Schüler-Interaktion speziell Schülerfragen & Lehrerhinweise

3 Gesamtreflexion

4 Theoriegeleitete Analyse einer Problemstellung des Blockpraktikums

5 Anhang
5.1 Arbeitsblätter
5.1.1 Arbeitsblatt „Erdöl und Erdgas“ zum Film „Multitalent Erdöl“
5.1.2 Arbeitsblatt „Die homologe Reihe der Alkane“
5.1.3 Arbeitsblatt „Nomenklatur-Regeln der Alkane“
5.2 Folien
5.2.1 Folie Vergleich „Multitalent Erdöl“ Aufgabe 1
5.2.2 Folie Biogas
5.2.3 Folie Einführung in die Alkane
5.2.4 Folie zum Arbeitsblatt „Die homologe Reihe der Alkane“
5.3 Tafelbilder
5.3.1 Tafelbild Methan
5.3.2 Tafelbild Eigenschaften von Alkanen
5.3.3 Tafelbild Isomerie
5.4 Texte
5.4.1 Text „Irrlichter“
5.5 Bilder
5.5.1 Bilder zum Text „Irrlichter“
5.6 Lehrbuchseiten

6 Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Leistungskontrolle Gruppe A

Abbildung 2: Arbeitsblatt „Erdöl und Erdgas“

Abbildung 3: Arbeitsblatt "Die homologe Reihe der Alkane"

Abbildung 4: Arbeitsblatt "Nomenklatur-Regeln der Alkane"

Abbildung 5: Folie Lösung Aufgabe 1 "Multitalent Erdöl"

Abbildung 6: Folie Biogas

Abbildung 7: Folie "Einführung in die Alkane"

Abbildung 8: Folie "Die homologe Reihe der Alkane"

Abbildung 9: Bilder Irrlichter

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: sachlogische Strukturierung des Themengebietes

Tabelle 2: sachlogische Strukturierung der Doppelstunden

Tabelle 3: Stoffverteilungsplan (Entwurf)

Tabelle 4: Stoffverteilungsplan (Endfassung)

Tabelle 5: Sachlogische Strukturierung 1. Doppelstunde

Tabelle 6: Verlaufsplan 1. Doppelstunde

Tabelle 7: Sachlogische Strukturierung 2. Doppelstunde

Tabelle 8: Verlaufsplan 2. Doppelstunde

Tabelle 9: Notenschlüssel Leistungskontrolle

Tabelle 10: Erwartungshorizont Leistungskontrolle Gruppe A

Tabelle 11: Hospitationsprotokoll Einsatz von Experimenten

Tabelle 12: Hospitationsprotokoll Lehrer-Schüler-Verhältnis

Tabelle 13: Hospitationsprotokoll Lehrer-Schüler-Interaktion speziell Schülerfragen & Lehrerhinweise

Abkürzungs- und Symbolverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

1.1 Aufbau des Beleges

Der folgende Beleg zum Blockpraktikum B im Fach Chemie beginnt mit einer kurzen Formulierung der Zielstellung des Praktikums sowie einer Information über die Schule.

Im Anschluss erfolgt der Hauptteil, der sich mit der praktischen Umsetzung der bisher erworbenen Kenntnisse beschäftigt. Dies bezieht sich auf 4 ausgewählte Unterrichtsstunden, die eine Einheit bilden. Da die Stunden in Doppelstunden gehalten wurden, erfolgt auch die Besprechung jeweils in 2 Doppelstunden. Die Konzepte werden jeweils für sich diskutiert und reflektiert.

Nachfolgend wird die Betrachtung weiterer praxisorientierter Themen, zuerst eine Leistungskontrolle mit Planung, Erwartungshorizont und Reflexion dargestellt. Daran anschließend folgen 3 Hospitationsprotokolle zu unterschiedlichen Schwerpunkten und einer kurzen Reflexion dieser.

Daran anschließend erfolgt eine Gesamtreflexion des Praktikums im Kontext zu studienrelevanten Erkenntnissen. Abschließend wird ein theoretisches Problem betrachtet, welches sich aus den Erfahrungen des Praktikums ergibt. Dieses wird nach theoretischer Betrachtung in den Erfahrungsschatz des eigenen Praktikums eingebunden.

1.2 Zielstellung des Praktikums

Das Blockpraktikum B ist das letzte Schulpraktikum im Studienverlauf. Damit ist nicht mehr die Berufsorientierung im Vordergrund, sondern es geht um die Anwendung der theoretischen Kenntnisse in der Praxis. In diesem Praktikum sollen die eigenen Fähigkeiten bezüglich Planung, Durchführung und Auswertung von Unterricht im Vordergrund stehen. Vor allem soll dies nun erstmals auf einen mehrstündigen Unterrichtsblock bezogen werden, welches einen großen Realitätsbezug zum späteren Beruf herstellt.

Die kritische Selbstreflexion mit den eigenen Fähigkeiten und die Identifizierung von Verbesserungsmöglichkeiten ist zentrales Ziel des Praktikums. Das Zeitmanagement im Groben, aber auch die Planung von einzelnen Teilschritten und somit das Einschätzen der Lernzeit unterschiedlicher Schülergruppen soll weiter trainiert und gefestigt werden.

Im Unterschied zur schulpraktischen Übung soll nun auch der Unterricht in verschiedenen Klassenstufen ermöglicht werden, um die Fähigkeiten im Kontext zu verschiedenen Altersstufen einschätzen zu können. Zur erfolgreichen Bewältigung der gestellten Anforderungen ist ein engagierter und kritischer Mentor unabdingbar.

Als zusätzliche Komponente spielt die Horizonterweiterung eine wesentliche Rolle. Über die Planung und Durchführung von Unterricht hinausgehend, soll ein vertiefter Einblick in die Berufswelt des Lehrers erhalten werden. Hierfür sollte der Mentor bei außerunterrichtlichen Tätigkeiten begleitet und unterstützt werden.

1.3 Praktikumsschule

Das Praktikum fand im Gotthold-Ephraim-Lessing Gymnasium in Hohenstein-Ernstthal statt. Im Umkreis von jeweils ca. 10 - 15 km finden sich die staatlichen Gymnasien in Lichtenstein, Limbach und Chemnitz, sowie das private Eurogymnasium in Waldenburg. Mit 800 Schülern hat es zwar in den letzten Jahren ein Viertel seiner ehemaligen Größe eingebüßt, bietet aber dennoch mit moderner Ausstattung in 3 Gebäuden eine gute Lernumgebung. So gibt es ein Gebäude, in welchem die naturwissenschaftlichen Fächer jeweils auf einer Etage untergebracht sind, ein zweites welches Kunstkabinette, Geschichts- und Geografie-Klassenräume aufweist, sowie das Hauptgebäude, in welchem sich die übrigen Fächer verteilen. Ein modernes Sprachlabor unterstützt vor allem das Erlernen der modernen Fremdsprachen.

Die Schule ermöglicht eine große Heterogenität, welche durch ein abwechslungsreiches Ganztagsangebot und der Auswahl von 3 Profilrichtungen ermöglicht wird. Neben dem neu erworbenen sprachlichen Profil, gibt es das naturwissenschaftliche sowie künstlerische, welches in den letzten Jahren finanziell besonders gefördert wurde.

Innerhalb des Schuljahres beteiligt sich die Schule rege an diversen Olympiaden in allen Fachrichtungen, bietet zahlreiche Exkursionen zu unterschiedlichen Themen an und führt in jeder Klassenstufe den fächerverbindenden Unterricht durch.

2 praxisorientierter Teil

2.1 Bedingungsanalyse

2.1.1 Chemiekabinett

Wie unter 1.3 bereits erwähnt, teilen sich die Gebäude der Schule nach Fächergruppen auf. Die Chemie ist zusammen mit der Biologie und der Physik im naturwissenschaftlichen Gebäude untergebracht. Im Obergeschoss befinden sich neben zwei normalen Klassenräumen zusätzlich zwei Zimmer, die zum Experimentieren vorgesehen sind. An jedes schließt sich ein eigenes Vorbereitungszimmer an. Ein Chemieraum gilt als Labor, welches sich durch steinerne Tischplatten und Schränke ausweist. Diese sind mit allen notwendigen Materialien bestückt. Außerdem gibt es in diesem Zimmer einen großen Abzug, der mit dem Vorbereitungszimmer verbunden ist. Dies ermöglicht die gute Vorbereitung von Experimenten sowie ausreichend Sicherheitsabstand zu den ersten Schülerbänken. In dem anderen Raum befindet sich ein mobiler Abzug.

Darüber hinaus besteht die Möglichkeit eine Multimediastation (Laptop, Beamer und Boxen auf einem Rollwagen) in die Zimmer zu installieren, um Filme zu zeigen oder mit dem Internet arbeiten zu können.

Gasanschlüsse befinden sich direkt an den Schülerbänken so, dass immer in Partnerarbeit experimentiert werden kann. Den Umfang und die Verfügbarkeit an Chemikalien während meines Praktikums, habe ich als gut empfunden.

2.1.2 Klassenanalyse

Bei der hier dargestellten Analyse, handelt es sich um eine 9. Klasse, deren Chemieunterricht am Montag in der Zeit von 10:50 Uhr bis 12:50 Uhr stattfand, was der 5. und 6. Unterrichtsstunde entspricht. Die Klassenstärke beträgt 23 Schüler, wobei 7 Jungen und 16 Mädchen die Klasse besuchen. Diese wird bereits seit Anfang der 8. Klasse von meiner Mentorin unterrichtet, die ebenso eine zugehörige Parallelklasse unterrichtet. Sie stellte mir die Klasse als überwiegend leistungsstark aber faul vor, sowie mit erhöhten Auftreten von Unterrichtsstörungen, vor allem bei fehlerhafter Einschätzung der effektiven Lernzeit der Schüler und somit teilzeitiger Unterforderung.

Leider wurde mir erst zum Ende des Praktikums hin mitgeteilt, dass einige Schüler auf Grund von Krankheiten lange Zeit den Klassenverband fernbleiben mussten (6 - 12 Monate).

In der Klasse selbst konnte ich durchaus eine große Leistungsspanne feststellen. Besonders positiv viel ein Schüler auf, welcher naturwissenschaftlich sehr begabt ist, exakt denkt und dies auch durch qualitativ hochwertige Beiträge bestätigt. Ein anderer überzeugte in der Leistungskontrolle mit scharfem Verstand, im eigentlichen Unterrichtsgeschehen fiel er aber aufgrund seiner sehr ruhigen Art nicht weiter auf. Außerdem tat sich ein Mädchen mit besonderem Ehrgeiz hervor. Dieser kann aber in meinen Augen nicht mehr als gesund eingestuft werden (Tränen bei einer 1- und einem Klassenschnitt von 3,5).

Negativ viel vor allem ein Mädchen auf, welches sich in Zurückhaltung übte und auf direktes Ansprechen auch bei einfachen Wiederholungsaufgaben keine Antwort wusste. Ihre Leistungen wurden im letzten Halbjahr mit der Note mangelhaft notiert.

Darüber hinaus gab es 2 verhaltensauffällige Jungen, wobei der eine in meinen Augen seine Grenzen austestete und der andere sehr verträumt war. Allerdings brachten sie qualitativ hochwertige Beiträge in die Stunde ein, insofern diese ernst zu nehmen waren.

Überwiegend lag eine sehr heterogene Gruppe vor, deren Großteil sich im oberen Notenbereich ansiedelte und die es zu motivieren galt.

2.2 Didaktische Analyse

2.2.1 Sachlogische Strukturierung des Themengebietes „Erdöl, -gas und Alkane“

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 1: sachlogische Strukturierung des Themengebietes

2.2.2 Sachlogische Strukturierung der Inhalte der zu unterrichtenden Doppelstunden

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 2: sachlogische Strukturierung der Doppelstunden

Die Einschränkung und Auswahl der Inhalte ergibt sich aus der Tatsache, dass der eigene Unterricht im Themengebiet nur 3 Doppelstunden umfasst und die Schüler – abgesehen vom fächerverbindenden Unterricht zum Thema Alkohol – erstmalig mit dem großen Stoffgebiet der organischen Chemie in Berührung kommen. Vorweg ist allerdings zu sagen, dass sich hier bereits die sachlogische Strukturierung für den tatsächlich durchgeführten Stoffverteilungsplan befindet und nicht die geplante Variante. Abweichungen und deren Ursache werden im Folgenden noch ausführlich diskutiert.

2.2.3 Stoffverteilungsplan (Entwurf)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 3: Stoffverteilungsplan (Entwurf)

2.2.4 Stoffverteilungsplan (Umsetzung)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 4: Stoffverteilungsplan (Endfassung)

2.2.5 Begründung der Änderung des Stoffverteilungsplans

Die doch deutliche Veränderung und Einkürzung bzw. Straffung des Stoffes hängt maßgeblich mit der Absprache meiner Mentorin zusammen. Aufgrund von fächerverbindendem Unterricht und Exkursionen sowie dem anstehenden Berufspraktikum in Klasse 9 ist ein Engpass der Chemiestunden entstanden. Meine Mentorin bat mich, da ich auch geeignetes Material (Film) für eine Straffung der ersten beiden Stunden gefunden hatte, um ein zügiges Fortschreiten des Stoffinhaltes. Allerdings zeigte sich, dass es von Vorteil gewesen wäre, die Leistungskontrolle zu Gunsten einer weiteren Übungsstunde, wie vorher geplant, zu verschieben (Vgl. 2.3.3, 3). Des weiteren wurde ich – ebenfalls auf Grund von Exkursionen und fächerverbindenden Unterricht, die eher in freier Form abgehalten wurden – von der Mentorin angehalten, meine Stunden frontal zu planen, um erst einmal wieder eine Struktur reinzubringen. Auf vielfachen Wunsch und mit dem Bewusstsein, dass auch meine Methodenkompetenz weiter ausgebildet werden soll, konnte ich am Ende noch eine Stationsarbeit durchführen (wenn auch anders, als von mir im Vorherein angedacht).

2.2.6 Lehrplaneinordnung

Die Unterrichtsstunden gliedern sich im Lernbereich 3 „Erdöl und Erdgas – organische Stoffgemische“ ein. Somit lassen sich folgende übergeordneten Zielstellungen für die von mir geplanten 6 Unterrichtsstunden ableiten:

In den Stunden soll ein Einblick in die Zusammensetzung von Erdöl und Erdgas gegeben werden, das heißt auch der Nachweis von Kohlenstoff und Wasserstoff (der explizit aus meiner Stoffverteilung genommen wurde, siehe 2.2.4), die Definition der Kohlenwasserstoffe und die Bedeutung der Erdölfraktionen.

Darüber hinaus erfolgt ein Einblick in die Entwicklung der organischen Chemie sowie eine Anwendung des Zusammenhangs von Eigenschaften, Struktur und Verwendung der Kohlenwasserstoffe. Dies heißt neben der experimentellen Untersuchung der Stoffe (siehe 2.2.2 und 2.2.4), die Betrachtung der Struktur, der homologen Reihe und der Isomerie der Alkane.

Die Schüler erwerben Wissen über Stoffe und Reaktionen, die die Vielfalt und Komplexität chemischer Vorgänge in allen Lebensbereichen erkennen lassen. Sie vertiefen darüber hinaus ihr Wissen über den Zusammenhang von Struktur und Eigenschaften sowie zur Verwendung einiger ausgewählter organischer Kohlenstoffverbindungen. Es erfolgt die Erschließung der Struktur organischer Verbindungen anhand geeigneter Molekülmodelle. Auf Grund der Strukturmerkmale können Eigenschaften der Stoffe vorausgesagt und erklärt werden.

Sie entwickeln eine Kompetenz zur sprachlichen Darstellung chemischer Sachverhalte. Die Vorteile, aber vor allem die Notwendigkeit einer Fachsprache, wird den Schülern an der systematischen Benennung organischer Stoffe nach den vereinbarten Nomenklatur-Regeln verdeutlicht. Damit sind sie in der Lage, Beziehungen zwischen Stoffnamen und Struktur herzustellen und können somit auf Eigenschaften schließen. Die Schüler erhalten außerdem Einblick in die ökonomische und technische Bedeutung der Chemie anhand der fraktionierten Destillation. Chemische Grundlagen bilden das Verständnis globaler Umweltprobleme (wie Tankerunfälle) aus. Natürliche und anthropogene Quellen der Stoffe werden den Schülern aufgezeigt, um somit ihre Urteilsfähigkeit weiter zu entwickeln und eine begründete Schlussfolgerung auf das eigene Verhalten zuzulassen.

Nicht zu vergessen ist allerdings, dass dies die groben Zielstellungen sind, und in den Anfangsstunden nur erste Ansätze und Impulse gegeben werden können. Diese werden in den kommenden Stunden und mit Kennenlernen weitere Stoffklassen z.B. Alkene, Alkine klarer differenziert und gefestigt.

2.3 1. Doppelstunde: Einführung in die organische Chemie, Erdöl und –gas; Methan

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 5: Sachlogische Strukturierung 1. Doppelstunde

2.3.2 Mögliche Erkenntniswege

Prinzipiell kann die Erarbeitung eines Stoffes oder einer Stoffklasse regressiv-reduktiv oder progressiv-reduktiv erfolgen.

Wählt man das regressiv-reduktive Vorgehen, so wird anhand von Erscheinungen, im häufigsten Falle Experimente, die die Lernenden selbst durchführen oder vom Lehrenden gezeigt bekommen, auf das Wesen geschlossen. Geht es um eine gesamte Stoffklasse, muss anschließend zwingend eine Induktion erfolgen, um die gewonnenen Erkenntnisse auf die gesamte Klasse zu übertragen.

Eine progressiv-reduktive Vorgehensweise stützt sich auf Vorkenntnisse der Lernenden, mit deren Hilfe begründete Prognosen über die Erscheinungen getroffen werden. Das Wissen um grundlegende Strukturmerkmale macht hier in den meisten Fällen den Unterschied zwischen Raten und fundierten Hypothesen aus.

2.3.3 Erläuterung des Vorgehens

Vornweg ist klar zustellen, dass ich - wie aus dem Entwurf des Stoffverteilungsplanes (siehe 2.2.3) ersichtlich - die nun erste Hälfte der Doppelstunde als eine ganze Doppelstunde geplant hatte. Um mein letztendliches Handeln zu begründen, halte ich es für sinnvoll, meine Überlegungen zur ursprünglichen Darbietung des Unterrichts kurz mit zu umreißen. Zur Erarbeiten des ersten Stundenteils – das Erdöl und Erdgas betreffend - hatte ich in der ersten Variante ein progressiv-reduktiv angelehntes Vorgehen erwogen, in dem vom Alltagswissen der Schüler über Erdöl, also von dem Wesen des Erdöls, auf die tatsächliche Erscheinung geschlossen und somit ein Kreislauf im kleinschrittigen Unterrichtsgeschehen erarbeitet wird. Zur Untermauerung der Hypothesen auf Grundlage ihres Alltagswissens wären Demonstrationsmaterialien und kleine Experimente in das Unterrichtsgespräch eingeflochten geworden. Auch wenn zu dem Zeitpunkt noch keine Strukturmerkmale bekannt sind, denke ich trotzdem, dass es sich hierbei nicht um bloßes Raten handelt. Da ein Schüler durchaus das Wissen haben kann, dass Benzin aus Rohöl gewonnen und dieses im Ottomotor zum Energiegewinn verbrannt wird. Also kann er ohne Wissen über die Struktur von Erdöl oder Benzin bereits auf Grund von Erfahrungswerten Auskunft über Verwendung und Eigenschaft des Öles geben. Unter Berücksichtigung des hohen Wiederholungsfaktors der gemachten Erfahrung kann dies als begründetes Wissen angesehen werden.

Im Anschluss wäre der zweite Teil der Stunde für die Darstellung von Erdöl induktiv angeleitet gewesen. Bekannt ist den Schülern, dass sie Alkohol und Wasser, zwei flüssige Stoffe, durch Destillation trennen können. Dieses Wissen wird nun angewendet, um die Erdölbestandteile zu trennen. Es wird also vom speziellen Wissen – wie wird Alkohol und Wasser getrennt - auf die allgemeine Möglichkeit, zwei flüssige Komponenten voneinander zu trennen, geschlossen. Zur Veranschaulichung wäre eine Demonstration der Apparatur im Kleinformat angedacht gewesen. Auf Grund des hohen Erfahrungsschatzes zu Erdöl, was dessen Verwendung im Alltag betrifft, hatte ich mich für dieses Vorgehen entschlossen.

Nach Absprache mit meiner Mentorin (siehe 2.2.5), sollte ich nun nicht mehr so kleinschrittig vorgehen und wenn möglich, dadurch etwas straffer. Außerdem sollte der von mir geplante Puffer über die Anfänge der organischen Chemie an den Anfang gestellt werden. Um in das Thema einzusteigen, wird noch einmal deutlich gemacht, dass es sich nun um einen komplett neuen Abschnitt handelt. Dies kann vor allem von Schülern, welche nicht so recht mit der anorganischen Chemie zurechtkommen, als Motivation gesehen werden. Auch stellt die Lehrperson heraus, dass im fächerverbindenden Unterricht bereits ein bekannter Vertreter der organischen Chemie behandelt wurde – der Trinkalkohol.

Auf Anraten der Mentorin, erfolgt an dieser Stelle ein kurzer Lehrbuchtext, der sich mit den Anfängen der organischen Chemie beschäftigt (von Berzelius, welcher als erster eine Unterteilung der Stoffe vornahm, über Wöhler, welcher den Harnstoff synthetisch herstellte). An dieser Stelle setzt der Lehrer ein, um den Schülern deutlich zu machen, dass in 200 Jahren eine feinere Einteilung gegeben wurde. Nachdem die organische Chemie als Chemie der Kohlenstoffverbindungen definiert wurde, erfolgt eine Überleitung zum Erdöl. Der Film bietet ein umfangreiches und anschauliches Angebot über Erdöl, seine Verwendung, Entstehung und Vorkommen sowie die Darstellung. Auch auf die Struktur wird kurz eingegangen. In der angemessenen Zeit von 15 Minuten stellt der Film anschaulich wesentliche Aspekte dar. Zu der Auswahl trug nehmen der Präsentation, Umfang und Dauer vor allem auch die Darstellung von Umweltkatastrophen (Tankerunglück), der mehrfache Hinweis auf die Knappheit der Ressource und auch die Lebensumstände auf einer Bohrinsel bei. Der Film bietet somit ein über die chemischen Aspekte hinausreichendes Angebot, was zum Erkenntnisgewinn (Erarbeitung) des Sachverhaltes eingesetzt wird.

Um zu gewährleisten, dass die Schüler nicht einfach nur Film schauen, gibt es ein Arbeitsblatt, welches sich auf die Überlegungen der ersten Variante stützt. So sollen die Schüler nicht mehr im Unterrichtsgespräch sondern aufgrund des Filmes einen Erdölkreislauf, der im Schema bereits vorgegeben ist, mit Wortgruppen untermauern. Außerdem erfolgt im Film eine gelungene Darstellung der fraktionierten Destillation, die weit über das Demonstrationsmaterial im Klassenraum hinausgeht. Hierzu sollen die unterschiedlichen Siedetemperaturbereiche zu den Bestandteilen des Erdöls, die getrennt werden, mit entsprechender Verwendung geschrieben werden. Dies soll zum einen verdeutlichen, dass Rohöl aus vielen Komponenten besteht, zum anderen soll erkannt werden, dass Fraktionen nicht nur einzelne Bestandteile sind, sondern Gruppen, also ein Stoffgemisch. Hinzu kommt die vielfältige Nutzung von Erdöl. Da in dem Film gerade die Darstellung der einzelnen Fraktionen sehr zügig geschieht, wird nach dem Film noch einmal die Möglichkeit gegeben, 5 bis maximal 10 Minuten im Lehrbuch anhand eines Schemas mit Text, die fehlenden Lücken der Tabelle zu ergänzen. Danach soll das Aufgabenblatt verglichen werden. Hierbei wird zur Unterstützung parallel zu den genannten Möglichkeiten der Wortgruppen im Kreislauf eine Musterlösung aufgedeckt. Die restlichen Aufgaben werden im Unterrichtsgespräch ohne nochmalige Visualisierung besprochen, da dies auch im Lehrbuch nachzulesen ist. Die Sicherung erfolgte also zum einen schriftlich und wird zusätzlich verbalisiert. Wenn keine Fragen offen bleiben und die noch Zeit ausreicht, so kann der Kreislauf noch einmal von einem Schüler erklärt werden.

Nach der Pause wird auf die Eigenschaften von Erdöl regressiv-reduktiv eingegangen. Dazu wird etwas Rohöl aus einer Flasche in ein Demoreagenzglas gegeben und die erste Schülerreihe nach Farbe, Geruch und Viskosität befragt. Anschließend wird etwas Wasser hinzugeben und gut durchmengt, um die Wasserlöslichkeit zu testen. Auch hier wird die erste Reihe befragt. Um zu gewährleisten, dass alle Schüler den visuellen Effekt haben, wird das Reagenzglas im Reagenzglashalter anschließend durch die Klasse gegeben. Zuletzt erfolgt der Test auf Brennbarkeit. Hierzu wird etwas Rohöl in eine Verdampfungsschale auf einen Dreifuß mit Drahtnetz gegeben und entzündet, so dass auch in der hinteren Reihen möglichst gut zu erkennen ist: Rohöl ist brennbar.

Damit ist die erste Thematik abgeschlossen. Um eine gelungene Überleitung zu machen, projiziert der Lehrende zwei Bilder an die Wand. Dazu liest er nach kurzer Einleitung einen Text über Irrlichter vor. In diesem werden das Vorkommen und Eigenschaften des Methans deutlich. Anschließend greift er noch einmal die Problematik des immer knapper werdenden Erdöls auf. Mit einer Folie wird verdeutlicht, dass Biogas eine natürliche Alternative zu Erdöl darstellt. Als Motivationslücke stellt sich nun die Frage, was der Hauptbestandteil von Erdöl ist, welcher auch in Biogas vorhanden ist und zu dem noch für Irrlichter gehalten wird. Mit Hilfe des gehörten Wissens wird nun auf das Vorkommen von Methan und dessen Eigenschaften geschlossen. Es ist also ein regressiv-reduktives Vorgehen geplant. Außerdem finden sich deduktive Elemente wieder. Das Wissen über Charakteristika von Irrlichtern und der Information, dass Methan ein Bestandteil der vermeintlichen Irrlichter ist, lässt die Schüler zu dem Schluss kommen, dass allgemein geltende Eigenschaften von Irrlichtern auch Eigenschaften von Methan sein müssen.

Daran schließt sich die Erarbeitung der Struktur des Moleküls an. Die Schüler sollen die Strukturformel des Methans im Tafelwerk suchen. Anschließend steht die Frage im Raum, wieso sich das Kohlenstoffatom ausgerechnet mit vier Wasserstoffatomen bindet. Hier können die Schüler ihr Wissen wiederrum deduktiv anwenden. Bekannt ist, dass ein jeder Stoff einen energiearmen Zustand anstrebt. Dieser ist mit einer stabilen Achterschale erreicht. Da Kohlenstoff in der 4. Hauptgruppe steht, fehlen ihm noch 4 Außenelektronen, welches es sich mit dem Wasserstoffatom teilt. Daran wird noch einmal kurz gezeigt, um welche Bindungsform es sich hierbei handelt.

Anschließend führt der Lehrende die Begriffe Strukturformel und Summenformel ein, da diese in der organischen Chemie unabdingbar und schon in den nächsten Stunden von essentieller Bedeutung sind. Im Anschluss erfolgt ein progressiv-reduktives Vorgehen. Aufgrund des bisherigen Wissens schließen die Schüler darauf, dass das Methanmolekül planar in seiner räumlichen Struktur aufgebaut ist. Zur Überprüfung dieser Hypothese werden an jeweils 2 Schüler zusammen Teile eines Molekülbaukastens ausgeteilt, um eine Methanmolekül aufzubauen. Außerdem sollen die Schüler dabei der Frage nachgehen, ob es die erwartete Struktur ist. Und - wenn nicht - wie sie diese beschreiben können. Es wird schnell klar, dass es sich in Wahrheit um einen Tetraeder handelt, die ebene Struktur also nur eine Vereinfachung der Zeichnung darstellt. Die Erklärung für dieses Phänomen muss, denke ich, vom Lehrenden kommen, da keinerlei Vorkenntnisse hierzu vorhanden sind. Trotzdem sollte natürlich die Möglichkeit bestehen, dass Schüler ihre Vermutungen äußern können.

Im Anschluss wird noch einmal der Rahmen zum Beginn der Stunde geschlossen, die Schüler sollen jetzt die Verwendungsmöglichkeiten von Methan notieren. Ist hier noch Platz, so gibt das Lehrbuch einen guten Überblick über die Struktur der Moleküle: warum diese so ist, wie sie ist, und wovon sie abhängt. Die Schüler bekommen noch einmal Zeit, sich damit auseinander zu setzen. Anschließend sollen sie mit eigenen Worten erklären, was die beiden Grundannahmen des Elektronenabstoßungsmodells sind. Im Anschluss erfolgt eine Überlegung, wie das Ammoniakmolekül in der Lewis-Schreibweise aussieht und welche reale Struktur sich daraus ergeben muss. Durch den dargelegten Erkenntnisgang lässt sich das Handlungsmuster nebst Sozialform schon ableiten. Gewählt wurde der Einstieg über das Unterrichtsgespräch mit einem kurzen ersten Abschnitt der Einzelarbeit, um eine erste Lehrer-Schüler-Interaktion zu ermöglichen, aber auch, um den Beginn der Stunde klar zu strukturieren. Nicht zuletzt auf Wunsch der Mentorin, aber auch als Notwendigkeit (da im Anschluss der Film geschaut wird), ergibt sich eine Situation im Frontalunterricht. Diese zieht sich durch die gesamte Stunde. Der Film erfolgt in einer Einzelarbeit, da jeder Schüler sich individuell den Film ansieht und die Aufgaben parallel löst. Zur Ergebnissicherung bietet sich wiederrum das Unterrichtsgespräch an. So haben Schüler die Möglichkeit, Fehlendes zu ergänzen und der Lehrende erhält die Chance, die Auswertung zu steuern und dabei möglichst eine große Anzahl an Schülern an der Auswertung zu beteiligen.

Dies ist nicht nur eine gute Möglichkeit herauszufinden, ob alle Schüler mitgearbeitet haben, sondern auch wiederrum die Lehrer-Schüler-Interaktion zu fördern, da es sich schließlich auch um die erste Stunde des Lehrenden in der Klasse handelt. Wenn es zur „Puffer-Situation“ kommt, so kann noch einmal gesteuert werden, ob dies von einem guten Schüler als Zusammenfassung für alle noch einmal erklärt wird. Allerdings kann er hier auch Schüler zu Wort kommen lassen, welche eventuell negativ im vorherigen Unterricht auffielen oder sich bisher sehr still verhielten. Gerade bei eher mangelhaften Beiträgen werden Schwächen aufgetan. Hier gilt es zu differenzieren, ob die Wissensmängel aus schwer verständlichen Unterrichtspassagen entstanden oder aber lediglich aus der unzureichenden Aufmerksamkeit des Schülers. Nach der Pause erfolgt der Einstieg wiederrum sehr lehrerzentriert und im Unterrichtsgespräch mit einzelnen Schülern. Dies soll noch einmal die Aufmerksamkeit der Schüler auf den Unterricht binden. Zumal der zweite Stundenteil direkt nach der großen Pause als letzte Stunde des Tages liegt. Der kurze Lehrervortrag soll die Schüler entlasten und auf das kommende Gespräch einstimmen. Dieses Unterrichtsgespräch bildet nach dem hohen Einzelarbeitsteil der ersten Stunde eine bessere Möglichkeit der Lehrer-Schüler-Kommunikation. Die Erarbeitung erfolgt weiterhin im Frontalunterricht mit zentralem Mittelpunkt der Tafel, an der auch die wesentlichen Punkte für die Schüler festgehalten werden. Dies dient gleichzeitig als Orientierung für die Schüler: was ist wichtig – was muss ich unbedingt aus der Stunde mitnehmen.

Der Einschub der kurzen Bauphase in Partnerarbeit soll als Auflockerung dienen und die Schüler noch einmal für die letzten Minuten der Stunde ermuntern. Ansonsten ist es natürlich auch eine zusätzliche Visualisierung, was in meinen Augen die Merkfähigkeit erhöht. Abschließend wird noch einmal im Unterrichtsgespräch die Stunde abgeschlossen. Damit wird der Stunde auch ein gewisser Rahmen verliehen. Ist hier noch Zeit und der Puffer wird genutzt, so erfolgt zuerst ein Einlesen in die Thematik. Dies findet folglich als Einzelarbeit statt und es wird jeder selbst zum Nachdenken angeregt. Im Anschluss daran findet eine mündliche Auswertung statt. Jetzt wird die Darstellung der Lewis-Schreibweise von einem Schüler an der Tafel demonstriert, um den Erkenntnisgewinn bei allen Schülern zu unterstützen und besser auf eventuelle Fragen regieren zu können.

2.3.4 Das Unterrichtskonzept

- Vorkenntnisse der Schüler
Die Schüler haben bereits einige Vorkenntnisse zum Thema Ethanol, allerdings sind diese noch nicht gefestigt worden. Ansonsten verfügen die sie über eigene Erfahrungen zum Thema Erdöl und Erdgas, was zu ihrer Alltagswelt gehört. Im Hinblick auf Methan und allgemein die organische Chemie sind aber nur unreflektiertes Alltagswissen als Vorkenntnis in Betracht zu ziehen.
- Feinziele der Stunde
- Die Schüler geben mit eigenen Worten den Kreislauf des Erdöls wieder.
- Die Schüler lernen die fraktionierte Destillation kennen und wissen um die Vielzahl der Erdölfraktionen und ihrer Verwendung.
- Die Schüler erhalten einen Einblick in die organische Chemie und ihre Bestandteile.
- Die Schüler kennen die Definition der organischen Chemie.
- Die Schüler kennen die chemische Zusammensetzung von Methan (CH4).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

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